王麗芳：《電動汽車無線充電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)》

 

2. 智能化：無論是燃油車還是電動車，智能程度都在逐漸提高。

 

3. 共享化：共享單車是最常見的交通工具共享形式，將來汽車也會朝這個方向發(fā)展。

 

4. 網(wǎng)聯(lián)化：車與車之間、車與外界的網(wǎng)絡(luò)連接將越來越緊密。

 

電動汽車的發(fā)展按照智能駕駛分級，從完全人工駕駛的L0級逐步發(fā)展到全自動無人駕駛的L5級。目前，L2級已經(jīng)普遍應(yīng)用于許多車輛上，尤其是電動車。新勢力車企今年推出了許多智能化程度高的電動車型，不僅在電動化和行駛里程方面表現(xiàn)突出，智能化程度也備受關(guān)注。盡管目前大多數(shù)車還是有人駕駛，最高級別為L3級，L4和L5級無人駕駛技術(shù)仍在發(fā)展中，一些電動出租車也在進行無人駕駛的示范運行。

 

隨著智能駕駛的發(fā)展，特別是無人駕駛階段的到來，自動充電將成為必要。除了無線充電，有線自動充電也是其中一種方式。

 

無線充電的優(yōu)勢在于無需接觸，避免磨損，并在惡劣天氣下更為安全。無線充電技術(shù)的原理是通過磁耦合諧振實現(xiàn)能量傳輸，盡管成本較高，但在用戶體驗和安全性上具有明顯優(yōu)勢。

 

她指出，電動汽車的無線充電是中短距離，因為車輛具有特殊性，并且離地間隙有國家標(biāo)準(zhǔn)，實際車輛在行駛過程中對路面也有特定要求?；谶@些使用場景和要求，電動汽車通常采用磁耦合諧振式的無線充電技術(shù)。人們目前熟悉的無線充電應(yīng)用于手機、電動牙刷等小型家電，但這些設(shè)備的功率級別非常低，特別是手機，通常在出差時可以在酒店房間使用小端口充電，簡便易行。

 

與手機不同，汽車要求更高的功率，并對效率有更高的要求，充電距離通常不是簡單的0或1厘米，而是至少幾厘米，甚至高達十幾厘米，具體取決于車輛的離地間隙。這是汽車無線充電的特點。

 

無線充電技術(shù)原理是原邊輸入電之后，由原邊發(fā)送單元，經(jīng)過中間的無線能量傳輸單元，到達副邊接收單元。與有線充電不同的是，無線充電主要體現(xiàn)在能量傳輸單元的部分，即通過線圈間的電磁耦合來實現(xiàn)能量傳輸，無需直接連接。

 

正因為如此，無線充電的原理、技術(shù)和成本都相對于有線充電更高，這也解釋了為什么電動汽車無線充電的產(chǎn)業(yè)化進程仍然相對緩慢，盡管市面上有許多公司提供相關(guān)產(chǎn)品。

 

原邊是在地面上，而副邊則位于汽車上，屬于接收單元。有時人們會討論無線充電的適用場景及其功率等級達到多大才適合批量生產(chǎn)。當(dāng)前，各行各業(yè)的用戶都在追求高功率充電，希望實現(xiàn)快速充電，從而讓車輛在短暫的停留時間內(nèi)充電300公里或400公里。

 

技術(shù)上講無線充電完全可以這一目標(biāo)，但需要綜合考慮成本和經(jīng)濟性，是否適合這一應(yīng)用場景就需要認(rèn)真權(quán)衡了。

 

無線充電的核心部分是無線能量傳輸環(huán)節(jié)，通過電磁耦合實現(xiàn)能量傳輸，這一環(huán)節(jié)尤為重要，因為它直接決定了整個系統(tǒng)的效率。通過設(shè)計不同結(jié)構(gòu)的線圈，可以改善系統(tǒng)的抗偏移能力、評估性能、線圈損耗以及效率。損耗越小，效率就越高。

 

目前，無線充電系統(tǒng)的價格較高，應(yīng)用規(guī)模較小。盡管使用電動車的人越來越多，但真正使用無線充電的電動汽車卻寥寥無幾。這主要因為系統(tǒng)中需要實現(xiàn)異物檢測和活物保護功能，這些功能要求會增加成本，并可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機，從而降低整體可用性。

 

在討論無線充電標(biāo)準(zhǔn)時，她也提到了這一問題。她指出，如果用戶晚上設(shè)置好充電計劃而不小心讓異物進入充電區(qū)域，系統(tǒng)可能無法充電，這會給用戶帶來很大不便。雖然異物檢測保護了系統(tǒng)，但對于實際的汽車用戶而言，這會影響實際的使用。。

 

目前，一些整車企業(yè)如上汽榮威、上汽智己以及一汽紅旗的E-HS9都提供無線充電系統(tǒng)作為選配項，但銷量并不十分可觀。廣汽和北汽也提供類似選配，但銷量較低。

 

日產(chǎn)也推出了相關(guān)的無線充電系統(tǒng)，包括靜止式和移動式，盡管移動式目前還處于示范階段，并未真正產(chǎn)業(yè)化。不過，不同國家也在小范圍示范無線充電的應(yīng)用。

 

總結(jié)來看，國內(nèi)外的科研機構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一些符合上市要求的無線充電產(chǎn)品，主要整車企業(yè)已經(jīng)涉足這一領(lǐng)域。無線充電的標(biāo)準(zhǔn)問題一直是業(yè)界關(guān)注的焦點，截至2023年，已經(jīng)發(fā)布了8個標(biāo)準(zhǔn)，其中包括4個國家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)由中國電力行業(yè)聯(lián)合會牽頭，中國電科院作為秘書單位負責(zé)推動。

 

最后，王麗芳簡要介紹了她的團隊在過去幾年中在無線充電領(lǐng)域的工作。自2011年起，團隊專注于電動汽車的無線充電技術(shù)研究，開始時與北汽新能源合作，進行了3.3kW和6.6kW功率級別的演示和測試。隨后，團隊推出了10kW、30kW、60kW和100kW的無線充電系統(tǒng)，不斷在技術(shù)和應(yīng)用場景上取得突破。

 

團隊在無線充電領(lǐng)域的深海和深淵應(yīng)用也取得了顯著進展，包括在萬米深的國際公海進行了一個多月的測試驗證。這些成就得益于國家和科學(xué)院的多個項目支撐。

 

團隊的首個無線充電項目是由北京市科委在全國進行招標(biāo)，并成功中標(biāo)，因此開始了電動汽車無線充電項目。此后，還參與了多個國家級項目，包括目前進行的深海和深淵項目，這些都是由國家支持的。